Računalniške metode analize elektroencefalogramov

Glavne metode računalniške analize EEG, ki se uporabljajo v kliniki, vključujejo spektralno analizo z uporabo algoritma hitre Fourierjeve transformacije, preslikavo trenutne amplitude, konice in določanje tridimenzionalne lokalizacije ekvivalentnega dipola v možganskem prostoru.

Najpogosteje se uporablja spektralna analiza. Ta metoda omogoča določitev absolutne moči, izražene v μV ^2, za vsako frekvenco. Diagram močnostnega spektra za dano epoho je dvodimenzionalna slika, na kateri so EEG frekvence prikazane vzdolž abscisne osi, moči pri ustreznih frekvencah pa vzdolž ordinatne osi. Podatki o spektralni moči EEG, predstavljeni kot zaporedni spektri, dajejo psevdo-tridimenzionalni graf, kjer smer vzdolž namišljene osi v globino slike predstavlja časovno dinamiko sprememb v EEG. Takšne slike so priročne za sledenje EEG spremembam v primerih motenj zavesti ali vpliva določenih dejavnikov skozi čas.

Z barvnim kodiranjem porazdelitve moči ali povprečnih amplitud po glavnih območjih na običajni sliki glave ali možganov dobimo vizualno predstavitev njihove topične predstavitve. Poudariti je treba, da metoda kartiranja ne zagotavlja novih informacij, temveč jih le predstavi v drugačni, bolj vizualni obliki.

Definicija tridimenzionalne lokalizacije ekvivalentnega dipola je, da se z matematičnim modeliranjem prikaže lokacija virtualnega vira potenciala, ki bi lahko domnevno ustvaril porazdelitev električnih polj na površini možganov, ki ustreza opazovani, če predpostavimo, da jih ne ustvarjajo nevroni skorje po možganih, temveč so posledica pasivnega širjenja električnega polja iz posameznih virov. V nekaterih posebnih primerih se ti izračunani "ekvivalentni viri" ujemajo z resničnimi, kar omogoča, da se pod določenimi fizikalnimi in kliničnimi pogoji ta metoda uporabi za razjasnitev lokalizacije epileptogenih žarišč pri epilepsiji.

Upoštevati je treba, da računalniški EEG-kartografi prikazujejo porazdelitev električnih polj na abstraktnih modelih glave in jih zato ni mogoče zaznati kot neposredne slike, kot je MRI. Njihova inteligentna interpretacija s strani EEG-specialista v kontekstu klinične slike in podatkov analize "surovega" EEG-ja je nujna. Zato so računalniški topografski zemljevidi, ki so včasih priloženi EEG-poročilu, za nevrologa popolnoma neuporabni, včasih pa celo nevarni pri njegovih lastnih poskusih neposredne interpretacije. V skladu s priporočili Mednarodne zveze društev za EEG in klinično nevrofiziologijo mora EEG-specialist vse potrebne diagnostične informacije, pridobljene predvsem na podlagi neposredne analize "surovega" EEG-ja, predstaviti v jeziku, ki ga zdravnik razume, v besedilnem poročilu. Nesprejemljivo je, da se besedila, ki jih samodejno oblikujejo računalniški programi nekaterih elektroencefalografov, navedejo kot klinično elektroencefalografsko poročilo.

Za pridobitev ne le ilustrativnega gradiva, temveč tudi dodatnih specifičnih diagnostičnih ali prognostičnih informacij je treba uporabiti kompleksnejše algoritme za raziskovanje in računalniško obdelavo EEG-ja, statistične metode za vrednotenje podatkov z naborom ustreznih kontrolnih skupin, razvite za reševanje visoko specializiranih problemov, katerih predstavitev presega standardno uporabo EEG-ja v nevrološki kliniki.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ]

Splošni vzorci

Naloge EEG-ja v nevrološki praksi so naslednje:

1. potrditev možganske poškodbe,
2. določitev narave in lokalizacije patoloških sprememb,
3. ocena dinamike stanja.

Očitna patološka aktivnost na EEG-ju je zanesljiv dokaz patološkega delovanja možganov. Patološka nihanja so povezana s trenutnim patološkim procesom. Pri rezidualnih motnjah so lahko spremembe na EEG-ju odsotne kljub znatnemu kliničnemu primanjkljaju. Eden glavnih vidikov diagnostične uporabe EEG-ja je določitev lokalizacije patološkega procesa.

• Difuzna možganska poškodba, ki jo povzroča vnetna bolezen, motnje krvnega obtoka, presnove in toksičnosti, vodi do difuznih sprememb v EEG-ju. Kažejo se s poliritmijo, neorganiziranostjo in difuzno patološko aktivnostjo. Poliritmija je odsotnost rednega dominantnega ritma in prevlada polimorfne aktivnosti. Neorganiziranost EEG-ja je izginotje značilnega gradienta amplitud normalnih ritmov, kršitev simetrije. Difuzno patološko aktivnost predstavljajo delta, theta in epileptiformna aktivnost. Slika poliritmije je posledica naključne kombinacije različnih vrst normalne in patološke aktivnosti. Glavni znak difuznih sprememb, v nasprotju s fokalnimi, je odsotnost konstantne lokalnosti in stabilna asimetrija aktivnosti v EEG-ju.
• Poškodbe ali disfunkcije srednjih struktur velikih možganov, ki vključujejo nespecifične ascendentne projekcije, se kažejo z bilateralno sinhronimi izbruhi počasnih valov ali epileptiformne aktivnosti, pri čemer je verjetnost pojava in resnost počasne patološke bilateralno sinhrone aktivnosti večja, višje se nahaja lezija vzdolž nevronske osi. Tako tudi pri hudi poškodbi bulbopontinskih struktur EEG v večini primerov ostane v normalnih mejah. V nekaterih primerih pride do desinhronizacije in s tem do EEG z nizko amplitudo zaradi poškodbe nespecifične sinhronizacijske retikularne formacije na tej ravni. Ker takšne EEG-je opazimo pri 5–15 % zdravih odraslih, jih je treba šteti za pogojno patološke. Le majhno število bolnikov s poškodbo na nižji ravni možganskega debla kaže izbruhe bilateralno sinhronih alfa ali počasnih valov z visoko amplitudo. V primeru poškodbe na mezencefalni in diencefalni ravni, pa tudi višje ležečih struktur srednje črte velikih možganov: cingularnega girusa, corpus callosuma, orbitalne skorje, na EEG-ju opazimo bilateralno sinhrone delta in theta valove z visoko amplitudo.
• Pri lateraliziranih lezijah v globini hemisfere zaradi široke projekcije globokih struktur na obsežna področja možganov opazimo patološko delta in theta aktivnost, ki je ustrezno porazdeljena po hemisferi. Zaradi neposrednega vpliva medialnega patološkega procesa na strukture v srednji črti in prizadetosti simetričnih struktur zdrave hemisfere se pojavijo tudi bilateralno sinhrone počasne oscilacije, ki po amplitudi prevladujejo na strani lezije.
• Površinska lokacija lezije povzroči lokalno spremembo električne aktivnosti, omejeno na območje nevronov, ki neposredno mejijo na žarišče uničenja. Spremembe se kažejo kot počasna aktivnost, katere resnost je odvisna od resnosti lezije. Epileptično vzbujanje se kaže kot lokalna epileptiformna aktivnost.